JP6320897B2 - Temperature control method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体等の製造における各種工程の温度をコントロールするために用いられる温度制御方法に係り、より詳しくは、省エネ、低コストを達成しながら、半導体等の製造における各種工程の温度を正確に制御可能とした温度制御方法に関する。 The present invention relates to a temperature control method used to control the temperature of various processes in the manufacture of semiconductors and the like, and more specifically, accurately achieves the temperature of various processes in the manufacture of semiconductors and the like while achieving energy saving and low cost. The present invention relates to a temperature control method that can be controlled.
周知の通り、半導体やフラットパネルディスプレイ(「FPD」)等の製造に際しては、各工程において、安定した歩留まりの成膜や安定した歩留まりのエッチング等を実現するために、温度コントロールを行う必要がある。 As is well known, when manufacturing semiconductors, flat panel displays (“FPD”), etc., it is necessary to perform temperature control in each process in order to achieve stable yield film formation, stable yield etching, and the like. .
そしてそのために、従来から、これらの温度コントロールを行う方法として、チラーと呼ばれる温調装置が用いられている。即ち、チラーと、温度コントロールの対象となる各種工程間で冷水等の制御媒体を循環するとともに、各種工程に供給する制御媒体の温度を設定温度に制御し、これにより、半導体製造における各種工程の温度コントロールを行うこととしている。 For this purpose, a temperature control device called a chiller has been conventionally used as a method for controlling these temperatures. That is, a control medium such as cold water is circulated between the chiller and various processes subject to temperature control, and the temperature of the control medium supplied to the various processes is controlled to a set temperature, thereby enabling various processes in semiconductor manufacturing. The temperature is to be controlled.
ここで、一般的なチラーの構成について図4を参照して説明すると、図4は従来から用いられているチラーの回路構成を示す図であり、図において51がチラーである。 Here, the configuration of a general chiller will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a chiller conventionally used, in which 51 is a chiller.
そして、一般的に半導体製造における各種工程の温度をコントロールするためのチラー51では、温調対象となる各種工程に冷水、空気等の制御媒体を供給するとともに、供給した制御媒体を循環させるための二次側循環回路53と、この二次側循環回路53によって温調対象となる各種工程に供給する制御媒体の温度を、所定温度に制御するための冷凍機52を有している。
In general, the
即ち、図において点線で示した52が冷凍機であり、この冷凍機52は、周知のように冷凍サイクルを有しており、この冷凍サイクルは、冷媒を循環させるための一次側循環回路61を具備し、この一次側循環回路61の途上に、コンプレッサー55、凝縮器56、膨張弁57、及び蒸発器58を配置している。
That is, 52 shown by a dotted line in the figure is a refrigerator, and this
そして、一次側循環回路61によって、コンプレッサー55、凝縮器56、膨張弁57、及び蒸発器58間で冷媒を循環させながら、蒸発器58において、前述の二次側循環回路53を介して戻ってきた制御媒体と、一次側循環回路61を循環してきた冷媒を熱交換することで、制御媒体の温度を所定温度に制御している。
Then, the refrigerant is circulated between the
即ち、冷凍機52では、コンプレッサー55において、蒸発器58で気化された冷媒を圧縮して高圧にし、コンプレッサー55により高圧にされた冷媒を凝縮器56において、熱交換により凝縮して、この凝縮器56で液化された冷媒を膨張弁57において低圧にして、その後、蒸発器58において、冷媒を気化させることで、二次側循環回路53を介して蒸発器58に戻ってきた制御媒体から熱を奪い、制御媒体の温度を下げることとしている。
That is, in the
また、従来のチラー51では、二次側循環回路53における供給側にヒーター63を配置しており、蒸発器58において冷却された制御媒体の温度を設定温度まで上げることとしている。即ち、従来の冷凍機では、細かい温度制御ができないために、制御媒体を設定温度よりも低い温度に冷却した後に、ヒーター63によって加熱することで、制御媒体の温度を設定温度にしていた。
Further, in the
なお、図において67は、制御対象を二次側循環回路53内で循環させるための駆動手段であり、制御媒体として冷水を用いている場合にはポンプとしており、制御媒体として空気を用いている場合にはファンとしている。
In the figure,
また、図において54は、凝縮器56において冷媒の温度を下げて凝縮するために冷却水を供給するための冷却水循環回路であり、図において59は、アキュムレータ、図において65は、装置全体の作動を制御するための、マイコン等の制御手段である。 In the figure, 54 is a cooling water circulation circuit for supplying cooling water to reduce the temperature of the refrigerant in the condenser 56 to condense, 59 in the figure 59 is an accumulator, and 65 in the figure is the operation of the entire apparatus. It is control means, such as a microcomputer, for controlling.
更に、図において62は、膨張弁57から出た冷媒に凝縮機56において冷却される前の冷媒を混合するためのホットガス用バイパス回路であり、このホットガス用バイパス回路62の経路には、ホットガス用の膨張弁60が配置されている。即ち、従来の冷凍機52においては、蒸発器58において制御媒体の温度が必要以上に冷却されることを防止するために、ホットガス用バイパス回路62とホットガス用膨張弁60を具備しており、ホットガス用膨張弁60を開き、膨張弁57から出てきた冷媒に、コンプレッサー55を出た高温の冷媒を混合し、蒸発器58に供給される冷媒の温度を上げることで、制御媒体が必要以上に低温になることを防止している。
Further, in the figure,
前述したように従来のチラー51では、二次側循環回路53を介して冷凍機52に戻ってきた制御媒体を、一旦、冷凍機2において設定温度よりも低い温度に冷却し、その後にヒーター63によって設定温度まで加熱する方式を採用しており、またそれとともに、ヒーター63の負担を低く抑えるために、ホットガス用バイパス回路62とホットガス用の膨張弁60によって、膨張弁57により圧力が下げられた冷媒にホットガスを混合することで、蒸発器58に供給される冷媒の温度を上げて、これによって、制御媒体が必要以上に冷却されることを防止していた。
As described above, in the
しかしながら、従来のチラー51では、前記ヒーター63の前後に温度センサー64を配置して、この温度センサー64によって、二次側循環回路53内の制御媒体の温度を検知して、その温度が予め定めた温度よりも高いか低いかのみを基準にして、ホットガス用膨張弁の開閉を制御していた。そのために、ホットガス用膨張弁60を開いて蒸発器58に供給される冷媒の温度を上げることで、ヒーターの負担を多少は軽減することができるが、制御媒体の温度の細かい制御ができないため、ヒーター63による加熱は必要であり、従って、装置全体のコストを下げることは困難であった。
However, in the
また、従来のチラーにおけるホットガスの供給は、冷凍サイクル内の総合的な冷媒循環量を無視して、単独でホットガス用膨張弁を制御していたために、コンプレッサーの仕事量のバランスが保たれずに不安定になってしまい、最悪の場合は、高圧異常でコンプレッサーが停止してしまう場合も考えられた。 In addition, the supply of hot gas in the conventional chiller controlled the expansion valve for hot gas independently, ignoring the total refrigerant circulation amount in the refrigeration cycle, so the work load of the compressor was maintained. In the worst case, the compressor could stop due to a high pressure abnormality.
そこで、本発明は、省エネ、省コストを達成しつつ、制御媒体の温度を設定温度に制御可能とした温度制御方法を提供することを課題としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a temperature control method capable of controlling the temperature of a control medium to a set temperature while achieving energy saving and cost saving.
本発明の温度制御方法は、半導体製造における各種工程の温調対象に供給される制御媒体の温度を所定温度に制御するための温度制御方法であって、
冷媒を循環させる一次側循環回路と、
該一次側循環回路の途上に配置した、気化した冷媒を圧縮して高圧にするためのコンプレッサーと、該コンプレッサーにより高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮するための凝縮器と、該凝縮器で液化された冷媒を低圧にするための冷却用膨張弁と、該冷却用膨張弁で低圧にされた冷媒を気化することで前記制御媒体の温度を設定温度に制御する熱交換器と、
前記一次側循環回路における、コンプレッサーと凝縮器の間及び、冷却用膨張弁と熱交換器との間を連結したホットガス用バイパス回路と、
該ホットガス用バイパス回路の途上に配置した、前記冷却用膨張弁で低圧にされた冷媒に前記コンプレッサーで高圧にされた高温の冷媒を混合するためのホットガス用膨張弁と、
を具備した冷凍機と、
温調対象と熱交換器間で制御媒体を循環させ、前記熱交換器において所定温度に制御された制御媒体を温調対象に供給する二次側循環回路と、
を具備した温調装置を用いて、
前記二次側循環回路の経路に温度センサーを配置して、
該温度センサーによる検知結果に応じて、前記冷却用膨張弁とホットガス用膨張弁の開度を調節することで、前記温調対象に供給される制御媒体の温度を設定温度に制御するとともに、前記冷却用膨張弁の開度と前記ホットガス用膨張弁の開度を互いに反比例させて制御することで、前記熱交換器に供給される冷媒の量を一定に調整し、それにより、一次側循環回路内の冷媒の循環量を一定にした、ことを特徴としている。
The temperature control method of the present invention is a temperature control method for controlling the temperature of a control medium supplied to a temperature control target in various processes in semiconductor manufacturing to a predetermined temperature,
A primary side circulation circuit for circulating the refrigerant;
A compressor arranged in the middle of the primary side circulation circuit for compressing vaporized refrigerant to a high pressure, a condenser for condensing the refrigerant made high pressure by the compressor by heat exchange, and the condenser A cooling expansion valve for reducing the pressure of the liquefied refrigerant, and a heat exchanger for controlling the temperature of the control medium to a set temperature by vaporizing the refrigerant made low pressure by the cooling expansion valve;
A bypass circuit for hot gas that connects between the compressor and the condenser and between the cooling expansion valve and the heat exchanger in the primary side circulation circuit;
An expansion valve for hot gas, which is arranged in the middle of the bypass circuit for hot gas, for mixing the high-temperature refrigerant made high in pressure by the compressor with the refrigerant made low in pressure by the cooling expansion valve;
A refrigerator comprising:
A secondary circulation circuit that circulates the control medium between the temperature control target and the heat exchanger, and supplies the control medium controlled to a predetermined temperature in the heat exchanger to the temperature control target;
Using a temperature control device equipped with
A temperature sensor is arranged in the path of the secondary side circulation circuit,
According to the detection result by the temperature sensor, by adjusting the opening of the cooling expansion valve and the hot gas expansion valve, to control the temperature of the control medium supplied to the temperature adjustment target to a set temperature , By controlling the opening degree of the cooling expansion valve and the opening degree of the hot gas expansion valve in inverse proportion to each other, the amount of refrigerant supplied to the heat exchanger is adjusted to be constant, and thereby the primary side The circulation amount of the refrigerant in the circulation circuit is made constant .
本発明の温度制御方法は、コンプレッサー、凝縮器、冷却用膨張弁及び熱交換器を有するとともに、冷却用膨張弁で低圧にされた冷媒にコンプレッサーで高圧にされた高温の冷媒を混合するホットガス用膨張弁を具備した冷凍機を用いて、温調対象に供給する制御媒体の温度を設定温度に制御する方法において、温調対象に供給される制御媒体の温度を検知する温度センサーを配置して、この温度センサーによる検知結果に応じて、冷却用膨張弁とホットガス用膨張弁の開度を調節し、これにより温調対象に供給される制御媒体の温度を設定温度に制御することとしている。 The temperature control method of the present invention includes a compressor, a condenser, a cooling expansion valve, and a heat exchanger, and a hot gas that mixes a high-pressure refrigerant that has been increased in pressure by a compressor with a refrigerant that has been reduced in pressure by a cooling expansion valve. In the method of controlling the temperature of the control medium supplied to the temperature adjustment target to the set temperature using the refrigerator equipped with the expansion valve for the temperature, a temperature sensor for detecting the temperature of the control medium supplied to the temperature adjustment target is arranged. Then, according to the detection result by the temperature sensor, the opening degree of the cooling expansion valve and the hot gas expansion valve is adjusted, thereby controlling the temperature of the control medium supplied to the temperature adjustment target to the set temperature. Yes.
そのために、制御媒体の温度が予め定めた温度よりも高いか低いかのみを基準にして、ホットガス用膨張弁の開閉のみを制御していた従来のチラーと異なり、細かい温度制御を行うことができ、そのために、制御媒体を設定温度以下に冷却した後にヒーターで加熱して設定温度にする必要が無くなり、ヒーターが不要となり、省エネ、低コストを達成することが可能である。また、冷却用膨張弁とホットガス用膨張弁の双方の開度を調節するに際して、冷却用膨張弁の開度とホットガス用膨張弁の開度を互いに反比例させて制御することで、熱交換器に供給される冷媒の量を一定に調整しているために、それによって、一次側循環回路内の冷媒の循環量を一定にすることができ、コンプレッサーの仕事量を一定に維持して作動を安定させることができる。 Therefore, unlike conventional chillers that control only the opening and closing of the hot gas expansion valve based on whether the temperature of the control medium is higher or lower than a predetermined temperature, fine temperature control can be performed. For this reason, it is not necessary to cool the control medium below the set temperature and then heat it with the heater to reach the set temperature, so that the heater becomes unnecessary, and energy saving and low cost can be achieved. In addition, when adjusting the opening of both the cooling expansion valve and the hot gas expansion valve, heat exchange is performed by controlling the opening of the cooling expansion valve and the opening of the hot gas expansion valve in inverse proportion to each other. Since the amount of refrigerant supplied to the compressor is adjusted to be constant, it is possible to keep the amount of refrigerant circulating in the primary side circulation circuit constant, and the compressor work is kept constant. Can be stabilized.
本発明の温度制御方法では、半導体等の製造における各種工程の温調対象に制御媒体を供給するとともに、この供給した制御媒体を循環させて設定温度にした後に再び温調対象に供給するための二次側循環回路と、二次側循環回路を循環する制御媒体の温度を設定温度に制御するための冷凍機を用いて、冷凍機によって、温調対象に供給する制御媒体の温度を設定温度に制御することとしている。 In the temperature control method of the present invention, a control medium is supplied to a temperature control target in various processes in manufacturing semiconductors and the like, and the supplied control medium is circulated to a set temperature and then supplied to the temperature control target again. Using the refrigerator for controlling the secondary side circulation circuit and the temperature of the control medium circulating in the secondary side circulation circuit to the set temperature, the temperature of the control medium supplied to the temperature control target by the refrigerator is the set temperature. We are going to control it.
そして、冷凍機は、一般的な冷凍機と同様に、冷媒を循環させる一次側循環回路を有しており、この一次側循環回路の途上に、気化した冷媒を圧縮して高圧にするためのコンプレッサーと、このコンプレッサーにより高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮するための凝縮器と、凝縮器で液化された冷媒を低圧にするための冷却用膨張弁と、冷却用膨張弁で低圧にされた冷媒を気化する熱交換器を有しており、二次側循環回路を介して温調対象から循環してきた制御媒体は、熱交換器において、気化した冷媒との熱交換によって冷却されることとしている。 And the refrigerator has the primary side circulation circuit which circulates a refrigerant | coolant similarly to a general refrigerator, and compresses the vaporized refrigerant to high pressure in the middle of this primary side circulation circuit. The compressor, a condenser for condensing the refrigerant having a high pressure by the compressor by heat exchange, a cooling expansion valve for reducing the pressure of the refrigerant liquefied by the condenser, and a low pressure by the cooling expansion valve The control medium that has circulated from the temperature control target through the secondary side circulation circuit is cooled by heat exchange with the vaporized refrigerant in the heat exchanger. It is said.
また、冷凍機は、ホットガス用バイパス回路とホットガス用膨張弁を有しており、ホットガス用バイパス回路は、一次側循環回路における、コンプレッサーと凝縮器の間、及び、冷却用膨張弁と熱交換器との間を連結し、その途上にホットガス用膨張弁が配置され、ホットガス用膨張弁を開くことで、冷却用膨張弁で低圧にされた冷媒に、コンプレッサーで高圧にされた高温の冷媒を、低圧にして混合することを可能にしている。 The refrigerator has a hot gas bypass circuit and a hot gas expansion valve. The hot gas bypass circuit includes a compressor and a condenser, and a cooling expansion valve in the primary circulation circuit. A hot gas expansion valve is placed in the middle of the connection with the heat exchanger, and the hot gas expansion valve is opened, so that the refrigerant is made low in pressure by the cooling expansion valve, and high in pressure by the compressor. A high-temperature refrigerant can be mixed at a low pressure.
そして、本発明の温度制御方法は、二次側循環回路に温度センサーを配置することで、二次側循環回路を循環する制御媒体の温度を監視し、温度センサーによる検知温度に基づいて、冷却用膨張弁とホットガス用膨張弁の双方の開度を調節し、それにより、熱交換器に供給される冷媒の温度を調節して、冷媒との間で熱交換される制御媒体の温度を設定温度にすることとしている。 In the temperature control method of the present invention, the temperature sensor is arranged in the secondary side circulation circuit to monitor the temperature of the control medium circulating in the secondary side circulation circuit, and the cooling is performed based on the temperature detected by the temperature sensor. The opening of both the expansion valve for hot gas and the expansion valve for hot gas is adjusted, thereby adjusting the temperature of the refrigerant supplied to the heat exchanger, so that the temperature of the control medium exchanged with the refrigerant is adjusted. The set temperature is set.
また、本発明の温度制御方法では、冷却用膨張弁とホットガス用膨張弁の双方の開度を調節するに際して、冷却用膨張弁の開度とホットガス用膨張弁の開度を互いに反比例させて制御することで、熱交換器に供給される冷媒の量を一定に調整しており、それによって、一次側循環回路内の冷媒の循環量が一定になり、コンプレッサーの仕事量を一定に維持して作動を安定させることができる。In the temperature control method of the present invention, when adjusting the opening degree of both the cooling expansion valve and the hot gas expansion valve, the opening degree of the cooling expansion valve and the opening degree of the hot gas expansion valve are made inversely proportional to each other. The amount of refrigerant supplied to the heat exchanger is adjusted to a constant level, which keeps the amount of refrigerant circulating in the primary circulation circuit constant and keeps the compressor work constant. Thus, the operation can be stabilized.
本発明の温度制御方法の実施例について説明すると、本実施例の温度制御方法は、半導体やフラットパネルディスプレイ(「FPD」)等の製造における各種工程を温調対象とし、この温調対象に供給されることで、温調対象の温度コントロールを行う制御媒体の温度を、設定温度に制御するための方法であり、制御媒体の温度制御は、従来方法と同様に、チラーを用いることとしている。 An embodiment of the temperature control method of the present invention will be described. In the temperature control method of this embodiment, various processes in manufacturing a semiconductor, a flat panel display (“FPD”), and the like are targeted for temperature control, and supplied to this temperature control target. This is a method for controlling the temperature of the control medium that performs temperature control of the temperature adjustment target to the set temperature, and the temperature control of the control medium uses a chiller as in the conventional method.
ここで、本実施例の温度制御方法に用いるチラーについて説明すると、図1が、本実施例の温度制御方法を実施するためのチラーの構成を示すブロック図である。そして、図において1がチラーであり、本実施例の温度制御方法に用いるチラー1は、一般的に用いられるチラーと同様に、冷凍機を具備している。
Here, the chiller used in the temperature control method of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the chiller for carrying out the temperature control method of the present embodiment. And in the figure, 1 is a chiller, and the
即ち、図において点線で示した2が冷凍機であり、本実施例の温度制御方法に用いられる冷凍機2は、一般的に用いられている冷凍機と同様に、冷媒を循環させる一次側循環回路3を有している。そして、この一次側循環回路3の途上に、気化した冷媒を圧縮して高圧にするためのコンプレッサー4と、このコンプレッサー4により高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮して高圧の液体にするための凝縮器5と、この凝縮器5で液化された冷媒を低圧にするための冷却用膨張弁6と、冷却用膨張弁6で低圧にされた冷媒を気化することで制御媒体と熱交換を行う、蒸発器としての熱交換器7を具備している。
That is,
なお、図において10は、アキュムレータであり、このアキュムレータ10は、熱交換器7で気化しきれなかった冷媒が液体のままコンプレッサー4に吸入されることを防止するために用いられている。
In the figure,
また、本実施例において用いられる冷凍機2では、前述した従来の冷凍機と同様に、熱交換器7に供給される冷媒の温度が必要以上に低くなることを防止するために、ホットガス用バイパス回路とホットガス用膨張弁を有している。即ち、図において8がホットガス用バイパス回路であり、このホットガス用バイパス回路8は、一端が、前記コンプレッサー4と凝縮器5の間の一次側循環回路3に連結されており、他端は、冷却用膨張弁6と熱交換器7の間で一次側循環回路3に連結されている。
Further, in the
そして、このホットガス用バイパス回路8の途上には、ホットガス用膨張弁9が介在されており、ホットガス用膨張弁9を開くことで、コンプレッサー4で高圧にされた高温の冷媒を、ホットガス用膨張弁9で低圧にした後に、冷却用膨張弁6で低圧にされた冷媒に混合することとしている。
A hot
なお、本実施例においては、前記冷却用膨張弁6及びホットガス用膨張弁はいずれも、電子膨張弁を用いており、図示しないパルスコンバータからのパルス信号に応じてステッピングモーターを駆動して作動することとしているが、電子膨張弁は周知であるので、詳細な説明は省略する。
In this embodiment, the cooling
次に、図において11は冷却水循環回路であり、この冷却水循環回路11は、コンプレッサー4で高圧高温にされた気体状の冷媒を、凝縮器5において熱交換によって凝縮するために用いられている。
Next, in the figure, 11 is a cooling water circulation circuit, and this cooling water circulation circuit 11 is used in order to condense the gaseous refrigerant | coolant made into the high voltage | pressure high temperature with the
そして、前記冷却水循環回路11は、図示しないクーリングタワー等の冷却水製造装置に連結されており、クーリングタワー等で冷却された冷却水を前記凝縮器5へ供給するとともに、凝縮器5において冷媒との間で熱交換を行い、それにより温度が上昇した後の冷却水を、クーリングタワー等に循環する循環路としている。
The cooling water circulation circuit 11 is connected to a cooling water production apparatus such as a cooling tower (not shown), and supplies the cooling water cooled by the cooling tower or the like to the
次に、図において12は二次側循環回路である。そして本実施例においてこの二次側循環回路12は、温調対象となる、半導体等の製造における各種工程と前記熱交換器7との間で制御媒体を循環させながら、設定温度に制御された制御媒体を温調対象に供給し、温調対象から循環してきた制御媒体の温度を設定温度に制御するために用いられている。
In the figure,
そして、本実施例においては、冷水を制御媒体として用いており、熱交換器7で温度が下げられた冷水を温調対象に供給するための冷水供給路1201と、温調対象において温度が上昇された冷水を熱交換器7に戻すための冷水循環路1202を有しており、前記冷水循環路1202側には、温調対象に供給される冷水の温度を検知するための温度センサー13を配置し、温調対象に供給される冷水の温度を常に監視することとしている。なお、図において15は、二次側循環回路で冷水を循環させるためのポンプである。
In this embodiment, cold water is used as the control medium, and the cold
次に、このように構成されるチラー1を用いて冷水の温度を設定温度にするための本実施例の温度制御方法について説明すると、本実施例の温度制御方法では、チラー1の全体の作動を制御するためのマイコン等の制御手段14を有しており、この制御手段14は、図2に示すように、少なくとも、前記温度センサー13、コンプレッサー4、冷却用膨張弁6、ホットガス用膨張弁9、ポンプ15、電源等に接続され、コンプレッサー4、冷却用膨張弁6、ホットガス用膨張弁9、ポンプ15等の作動を制御することとしている。
Next, the temperature control method of the present embodiment for setting the temperature of the cold water to the set temperature using the
そして、制御手段14は、前記温度センサー13からの検知信号に従って、前記冷却用膨張弁6とホットガス用膨張弁9の開度をコントロールし、これにより、冷水の温度を設定温度にするために必要な冷媒を熱交換器7に供給することとしている。
Then, the control means 14 controls the opening degree of the cooling
即ち、本実施例の温度制御方法では、予め、温調対象から循環してくる冷水の温度に対応した、温調対象に供給する冷水の温度を設定温度にするために必要な冷媒の温度を、設定しておく。 That is, in the temperature control method of the present embodiment, the temperature of the coolant necessary for setting the temperature of the chilled water supplied to the temperature adjustment target corresponding to the temperature of the chilled water circulated from the temperature adjustment target in advance is set. Set it.
そして、それとともに、熱交換器7に供給する冷媒の温度を設定した温度にするために必要な、冷却用膨張弁6及びホットガス用膨張弁9の開度を設定しておく。
At the same time, the opening degrees of the cooling
そして、その設定に基づいて、制御手段14が、温調対象から循環してくる冷水の温度に応じて、冷却用膨張弁6とホットガス用膨張弁9の開度をコントロールして、冷水を設定温度にするために必要な温度の冷媒を、熱交換器7に供給することとしており、それにより、熱交換器7において、温調対象から循環してきた冷水の温度を設定温度にすることを可能にしている。
And based on the setting, the control means 14 controls the opening degree of the cooling
即ち、図3において、S1でコンプレッサー4を駆動して、冷凍機を作動させて、一次側循環回路3内で冷媒を循環させる。
That is, in FIG. 3, the
そしてそれとともに、S2において、ポンプ15を駆動することで、二次側循環回路12内で冷水を循環させる。
At the same time, in S2, the
そして、冷媒及び冷水を循環させている過程で、S3において、温度センサー13によって冷水の温度を検知し、S4、S5において、温度センサー13の検知結果に応じて、冷却用膨張弁6の開度とホットガス用膨張弁9の開度を調節し、それにより、設定された温度の冷媒を熱交換器7に供給し、温調対象に供給する冷水の温度を設定温度に制御する。
In the process of circulating the refrigerant and the cold water, the temperature of the cold water is detected by the
そしてこのとき、本実施例の温度制御方法では、前記冷却用膨張弁6の開度と前記ホットガス用膨張弁9の開度を互いに反比例させて制御し、冷却用膨張弁6から出てくる冷媒とホットガス用膨張弁9から出てくる冷媒の合計量を一定にすることで熱交換器7に供給される冷媒の量を一定にしている。そのために、本実施例の温度制御方法によれば、一次側循環回路3の内部を循環する冷媒の循環量を一定に維持することができ、コンプレッサー4の仕事量を一定に維持してその作動を安定させることが可能である。
At this time, in the temperature control method of this embodiment, the opening degree of the cooling
次に、本実施例の温度制御方法の作用について説明すると、本実施例の温度制御方法では、前述したように、予め、温調対象から循環してくる冷水の温度に対応した、熱交換器7において冷水の温度を設定温度にするために必要な、冷媒の温度を設定しておく。そしてそれとともに、この冷媒の温度を得るために必要な、冷却用膨張弁6とホットガス用膨張弁9の開度を設定しておく。
Next, the operation of the temperature control method of the present embodiment will be described. In the temperature control method of the present embodiment, as described above, a heat exchanger corresponding to the temperature of the cold water circulated from the temperature adjustment target in advance. In
またそのとき、前記冷却用膨張弁6の開度と前記ホットガス用膨張弁9の開度が互いに反比例して動作し、冷却用膨張弁6から出てくる冷媒とホットガス用膨張弁9から出てくる冷媒の合計量が一定になるように設定しておく。
Further, at that time, the opening degree of the cooling
そして、二次側循環回路12によって、冷凍機2の熱交換器7と温調対象間で冷水を循環させるとともに、冷凍機2を用いて、熱交換器7において冷水の温度を設定温度に制御するとともに、そのときに、温調対象から循環してくる冷水の温度に応じて、温調対象に供給される冷水の温度が予め設定した設定温度になるように、即ち、熱交換器7に供給される冷媒の温度が設定温度になるように、冷却用膨張弁6とホットガス用膨張弁9の開度をコントロールする。
Then, the secondary
そうすると、熱交換器7において、冷水を設定温度にするため必要な温度に制御した冷媒を熱交換器7に供給することができ、それにより、冷水を設定温度にすることができ、この設定温度にした冷水を温調対象に供給することが可能となる。
Then, in the
このように、本実施例の温度制御方法では、温調対象から循環してくる冷水の温度に応じて、冷却用膨張弁とホットガス用膨張弁の開度を調節し、これによって、温調対象に供給される冷水の温度を設定温度に制御することとしているために、制御媒体の温度が予め定めた温度よりも高いか低いかのみを基準にして、ホットガス用膨張弁の開閉のみを制御していた従来のチラーと異なり、冷媒の温度を細かく制御し、従って、熱交換器において冷水の温度を設定温度にすることができる。従って、本実施例の温度制御方法によれば、冷凍機で設定温度以下に冷却した冷水を設定温度まで加熱するためのヒーターが不要となり、省エネ、低コストを達成することが可能である。 As described above, in the temperature control method of the present embodiment, the opening degrees of the cooling expansion valve and the hot gas expansion valve are adjusted according to the temperature of the cold water circulating from the temperature control target, and thereby the temperature control is performed. Since the temperature of the cold water supplied to the target is controlled to the set temperature, only opening and closing of the hot gas expansion valve is performed based on only whether the temperature of the control medium is higher or lower than a predetermined temperature. Unlike the conventional chiller which has been controlled, the temperature of the refrigerant is finely controlled, and therefore the temperature of the cold water can be set to the set temperature in the heat exchanger. Therefore, according to the temperature control method of the present embodiment, a heater for heating the chilled water cooled below the set temperature by the refrigerator to the set temperature becomes unnecessary, and energy saving and low cost can be achieved.
なお、前述の説明では、二次側循環回路12では冷水を循環する場合を説明したが、必ずしも冷水を循環させる必要は無く、その他の液体、気体等、いずれを循環させても良い。
In the above description, the case where the cold water is circulated in the secondary
本発明の温度制御方法では、チラーを用いて半導体等の製造における各種工程の温度をコントロールする方法において、省エネ、低コストを達成しつつ、温調対象となる各種工程に供給される冷水等の制御媒体の温度を制御可能としているために、チラーを用いて所定温度の制御媒体を温調対象に供給する方法の全般に適用可能である。 In the temperature control method of the present invention, in a method for controlling the temperature of various processes in the manufacture of semiconductors and the like using a chiller, while achieving energy saving and low cost, cold water supplied to various processes to be temperature controlled, etc. Since the temperature of the control medium can be controlled, the present invention can be applied to all methods of supplying a control medium having a predetermined temperature to a temperature control target using a chiller.
1 チラー
2 冷凍機
3 一次側循環回路
4 コンプレッサー
5 凝縮器
6 冷却用膨張弁
7 熱交換器(蒸発器)
8 ホットガス用バイパス回路
9 ホットガス用膨張弁
10 アキュムレータ
11 冷却水循環回路
12 二次側循環回路
1201 冷水供給路
1202 冷水循環路
13 温度センサー
14 制御手段
15 ポンプ
DESCRIPTION OF
8 Hot
Claims (1)
冷媒を循環させる一次側循環回路(3)と、
該一次側循環回路(3)の途上に配置した、気化した冷媒を圧縮して高圧にするためのコンプレッサー(4)と、該コンプレッサー(4)により高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮するための凝縮器(5)と、該凝縮器(5)で液化された冷媒を低圧にするための冷却用膨張弁(6)と、該冷却用膨張弁(6)で低圧にされた冷媒を気化することで前記制御媒体の温度を設定温度に制御する熱交換器(7)と、
前記一次側循環回路(3)における、コンプレッサー(4)と凝縮器(5)の間及び、冷却用膨張弁(6)と熱交換器(7)との間を連結したホットガス用バイパス回路(8)と、
該ホットガス用バイパス回路(8)の途上に配置した、前記冷却用膨張弁(6)で低圧にされた冷媒に前記コンプレッサー(4)で高圧にされた高温の冷媒を混合するためのホットガス用膨張弁(9)と、
を具備した冷凍機(2)と、
温調対象と前記熱交換器(7)間で制御媒体を循環させ、熱交換器(7)において所定温度に制御された制御媒体を温調対象に供給する二次側循環回路(12)と、
を具備した温調装置を用いて、
前記二次側循環回路(12)の経路に温度センサー(13)を配置して、
該温度センサー(13)による検知結果に応じて、前記冷却用膨張弁(6)とホットガス用膨張弁(9)の開度を調節することで、前記温調対象に供給される制御媒体の温度を設定温度に制御するとともに、前記冷却用膨張弁(6)の開度と前記ホットガス用膨張弁(9)の開度を互いに反比例させて制御することで、前記熱交換器(7)に供給される冷媒の量を一定に調整し、それにより、一次側循環回路(3)内の冷媒の循環量を一定にした、ことを特徴とする温度制御方法。 A temperature control method for controlling the temperature of a control medium supplied to a temperature control target in various processes in semiconductor manufacturing to a predetermined temperature,
A primary side circulation circuit (3) for circulating the refrigerant;
A compressor (4) arranged in the middle of the primary side circulation circuit (3) for compressing the vaporized refrigerant to a high pressure, and for condensing the refrigerant made high pressure by the compressor (4) by heat exchange The condenser (5), a cooling expansion valve (6) for reducing the pressure of the refrigerant liquefied by the condenser (5), and the refrigerant reduced to a low pressure by the cooling expansion valve (6) A heat exchanger (7) for controlling the temperature of the control medium to a set temperature,
In the primary side circulation circuit (3), a bypass circuit for hot gas (between the compressor (4) and the condenser (5) and between the cooling expansion valve (6) and the heat exchanger (7)). 8) and
A hot gas for mixing a high-temperature refrigerant that has been increased in pressure by the compressor (4) with a refrigerant that has been reduced in pressure by the cooling expansion valve (6), disposed in the middle of the bypass circuit for hot gas (8). Expansion valve (9),
A refrigerator (2) comprising:
A secondary circulation circuit (12) that circulates the control medium between the temperature control target and the heat exchanger (7), and supplies the control medium controlled to a predetermined temperature in the heat exchanger (7) to the temperature control target; ,
Using a temperature control device equipped with
A temperature sensor (13) is disposed in the path of the secondary circuit (12),
According to the detection result by the temperature sensor (13), the opening degree of the cooling expansion valve (6) and the hot gas expansion valve (9) is adjusted, so that the control medium supplied to the temperature control target The heat exchanger (7) is controlled by controlling the temperature to a set temperature and controlling the opening of the cooling expansion valve (6) and the opening of the hot gas expansion valve (9) in inverse proportion to each other. The temperature control method characterized by adjusting the quantity of the refrigerant | coolant supplied to 1 to constant, and thereby making the circulation quantity of the refrigerant | coolant in a primary side circulation circuit (3) constant .
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